機(jī)電安裝工程是建筑施工環(huán)節(jié)中的不可或缺的一部分，當(dāng)前的機(jī)電工程包括了建筑給排水工程、暖通工程及建筑電氣工程等部分。在安裝施工前要進(jìn)行各個(gè)專業(yè)的相關(guān)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，目前存在的問題是設(shè)計(jì)與施工脫節(jié)，導(dǎo)致各專業(yè)之間不能協(xié)調(diào)配合造成了機(jī)電管線的相互碰撞現(xiàn)象不斷地出現(xiàn)，在暖通設(shè)計(jì)中風(fēng)管和水管之間的就會(huì)存在碰撞問題，這種問題導(dǎo)致了在機(jī)電管線的施工階段材料浪費(fèi)，耽誤工期甚至大量的返工。所以，在施工前合理的排布三維機(jī)電管線尤為重要。

目前機(jī)電設(shè)計(jì)仍然以二維CAD為輔助工具進(jìn)行管線的優(yōu)化布置，CAD中有二維和三維兩種展示方式，但一般以二維展示管線的平面布局，三維的模型僅是依據(jù)二維的單一視圖形成，不能完成完整的建筑模型并沒有太大的意義。對(duì)于二維平面不能夠很好地體現(xiàn)出管線之間的空間排布，各個(gè)專業(yè)的圖紙不能集中的放在一張圖紙上管理，導(dǎo)致施工人員讀圖復(fù)雜且不直觀。BIM 是以二維CAD平面設(shè)計(jì)圖為依據(jù)，按照實(shí)際的建筑比例，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型搭建，同時(shí)對(duì)機(jī)電管線和大型的設(shè)備等進(jìn)行綜合的優(yōu)化及排布。隨著BIM技術(shù)的出現(xiàn)，可以從多個(gè)視圖對(duì)設(shè)備進(jìn)行布置形成完整的三維模型，有著強(qiáng)大的聯(lián)動(dòng)修改功能減少了制圖人員的工作量，各個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)集中展示在同一個(gè)三維空間，解決了單專業(yè)和多專業(yè)之間的協(xié)同優(yōu)化問題。

當(dāng)前BIM 從業(yè)人員多數(shù)缺少現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，而現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員又未掌握 BIM 技能，不能很好地將機(jī)電安裝專業(yè)知識(shí)很好地與BIM 技術(shù)相結(jié)合。當(dāng)前基于BIM 技術(shù)的管線綜合研究應(yīng)用也大多側(cè)重于工程應(yīng)用展示，并沒有系統(tǒng)表述如何具體應(yīng)用BIM 技術(shù)進(jìn)行管線綜合。族是三維模型搭建的基礎(chǔ)，BIM中的族庫的族類型短缺特別是暖通專業(yè)的設(shè)備更新速度太快，制圖人員掌握不好族的創(chuàng)建問題阻礙了建模的進(jìn)程。本文以某辦公樓的暖通工程為例介紹了該工程的新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用BIM技術(shù)搭建建筑的三維模型創(chuàng)建了空調(diào)蓄能水箱的設(shè)備族更新了族庫，優(yōu)化處理管道碰撞問題。

一、暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)

以某地辦公樓為實(shí)例進(jìn)行模型搭建，該建筑地上5層地下1層，其總建筑面積為5450m2地上面積4583m2空調(diào)面積3815m2，主要以辦公為主。本工程機(jī)電系統(tǒng)包括了送排風(fēng)、冷熱水（地板輻射）、冷卻水、生活用水、消防噴淋及通風(fēng)、照明等多個(gè)系統(tǒng)管線。主要以送排風(fēng)、冷熱水（地板輻射）的暖通工程進(jìn)行全面細(xì)致的模型搭建并進(jìn)行相應(yīng)的深化設(shè)計(jì)。

建筑運(yùn)營(yíng)是能源密集型的，并且約占世界最終能源消耗的三分之一。該辦公樓空調(diào)系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)有所不同，該系統(tǒng)充分利用調(diào)峰蓄能技術(shù)降低建筑能耗，蓄能技術(shù)的實(shí)質(zhì)是利用峰谷期將機(jī)組產(chǎn)生多余的冷熱量?jī)?chǔ)存起來，在用冷用熱的高峰期將其釋放出來，以保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行以及解決負(fù)荷的波動(dòng)問題。該辦公樓空調(diào)系統(tǒng)是冬夏季兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，對(duì)兩個(gè)冬夏季系統(tǒng)如圖1、2所示，詳細(xì)介紹如下：

圖1 冬季系統(tǒng)流程圖

圖2 夏季系統(tǒng)流程

（1）夏季制冷模式主要是靠干式末端+新風(fēng)機(jī)組進(jìn)行制冷，而干式末端即輻射地板，在機(jī)房中冷凝器的熱量直接經(jīng)過冷卻塔將其帶走，蒸發(fā)器產(chǎn)生的冷量經(jīng)過蓄能水箱進(jìn)行蓄冷，蓄冷冷量供應(yīng)給新風(fēng)機(jī)組，新風(fēng)機(jī)組對(duì)回風(fēng)和室外空氣進(jìn)行處理向室內(nèi)送新風(fēng)。同時(shí)地埋管和輻射地板之間形成一個(gè)循環(huán)回路，室內(nèi)熱量經(jīng)過與輻射地板中的介質(zhì)進(jìn)行換熱，介質(zhì)經(jīng)過地埋管在地下循環(huán)進(jìn)行換熱，將部分熱量帶走形成低溫水再次進(jìn)入輻射地板中形成回路。通過干式末端和新風(fēng)機(jī)組組合的制冷模式，使夏季的室內(nèi)溫度達(dá)到溫濕度適中的效果。

（2）冬季由地源熱泵向輻射地板供應(yīng)熱水，冬季時(shí)整個(gè)循環(huán)采用地源熱泵制熱，地源熱泵制熱經(jīng)過蓄熱水箱蓄熱，再供給輻射地板進(jìn)行采暖，冬季新風(fēng)機(jī)組將不運(yùn)行。

二、三維模型搭建

近幾年的建筑形式各異，對(duì)內(nèi)部的系統(tǒng)如空調(diào)系統(tǒng)要求也有所提高，系統(tǒng)形式比以前相對(duì)復(fù)雜，僅靠二維圖紙表達(dá)比較復(fù)雜，與施工人員交流時(shí)不夠直觀。BIM技術(shù)可以將以往的平面心跳轉(zhuǎn)換為一種三維的立體實(shí)物展示給施工人員，使得項(xiàng)目設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)過程的溝通更加的容易方便。比如：管井的分集水器的連接比較復(fù)雜，二維平面需要另畫一張圖紙解釋具體的連接方式。

2.1 風(fēng)、水系統(tǒng)建模

使用Revit MEP搭建風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)的三維模型， Revit MEP中有HVAC系統(tǒng)可以通過拖動(dòng)屏幕上任何視圖中的設(shè)計(jì)元素來修改模型，在樓層平面視圖中工程師可以點(diǎn)擊風(fēng)管（水管）按鈕按照導(dǎo)入的二維平面圖進(jìn)行布置，查明各個(gè)風(fēng)管的標(biāo)高、尺寸等參數(shù)，在屬性菜單欄中對(duì)風(fēng)管（水管）的偏移量、系統(tǒng)類型、參考標(biāo)高等進(jìn)行設(shè)定以便于之后的風(fēng)管（管道）位置的優(yōu)化調(diào)整，這些參數(shù)發(fā)生相應(yīng)的變化后，所有的模型視圖及圖紙都能自動(dòng)協(xié)調(diào)的進(jìn)行變更，因此能夠提供更為準(zhǔn)確一致的設(shè)計(jì)。在搭建水系統(tǒng)時(shí)，由于系統(tǒng)采用的地板輻射采暖，在每層的分集水器的路數(shù)是根據(jù)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的，個(gè)別分集水器需要制圖人員根據(jù)實(shí)際的工程設(shè)計(jì)需求對(duì)族庫中的分集水器族參數(shù)進(jìn)行修改，同時(shí)也要注意輻射盤管的管徑以及間距等參數(shù)。最終搭建的風(fēng)管（水管）系統(tǒng)的三維模型如圖3、4所示。

圖3 風(fēng)管系統(tǒng)模型

圖4 管道系統(tǒng)模型

2.2 機(jī)房建模

機(jī)房建模前，要統(tǒng)計(jì)機(jī)房?jī)?nèi)選用的設(shè)備型號(hào)、管路連接方式、管路附件連接方式等，最好與現(xiàn)場(chǎng)安裝人員協(xié)同確定。BIM技術(shù)搭建模型不僅僅是簡(jiǎn)單的對(duì)三維模型進(jìn)行可視化展示，它還包含了許多的參數(shù)信息，本工程的機(jī)房的主要設(shè)備有熱泵機(jī)組、冷卻（凍）水泵、分集水器、空調(diào)蓄能水箱以及地源側(cè)分集水器等，詳細(xì)的設(shè)備參數(shù)信息見表1。

表1 設(shè)備參數(shù)表

機(jī)房、管線建?？膳c樓層管網(wǎng)深化同步進(jìn)行，但優(yōu)化調(diào)整應(yīng)在樓層管網(wǎng)深化后進(jìn)行。機(jī)房深化時(shí)，模型建立要完整，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備型號(hào)、管路連接方式、管路附件連接方式以及設(shè)備族的參數(shù)應(yīng)根據(jù)實(shí)際的工程搭建，如沒有符合的族，可以用其它類似的族代替應(yīng)留一定富余空間，也可以自己創(chuàng)建族更符合實(shí)際要求。在本工程的設(shè)備中空調(diào)蓄能水箱是根據(jù)辦公樓的負(fù)荷確定的尺寸與容量，所以族庫中沒有相似的蓄能水箱，設(shè)計(jì)人員自行創(chuàng)建了空調(diào)蓄能水箱族其三維圖如圖5所示。將創(chuàng)建好的空調(diào)蓄能水箱調(diào)入族庫中，與其他的設(shè)備相連接，形成的機(jī)房三維模型圖如圖6所示。

圖5 空調(diào)蓄熱水箱三維圖

圖6 機(jī)房三維模型圖

三、管道綜合優(yōu)化

傳統(tǒng)的CAD圖紙只能顯示平面圖形，標(biāo)注相應(yīng)的標(biāo)高但實(shí)際的工程中管線錯(cuò)綜復(fù)雜，在二維圖中設(shè)置的標(biāo)高都是以管子的中心線為起點(diǎn)到相應(yīng)樓層平面的距離。這就將管子看作了一條直線忽略了其管徑，導(dǎo)致在施工過程中要不斷的修改方案，耗費(fèi)了大量的財(cái)力物力。甚至在傳統(tǒng)的施工過程中有時(shí)還會(huì)需要付出幾十萬、乃至幾千萬的代價(jià)來彌補(bǔ)由設(shè)備與管線之間相互的碰撞等引起的拆裝、返工和浪費(fèi)。

利用相應(yīng)的BIM技術(shù)可以進(jìn)行管線的三維碰撞檢查，工程師可以采用Navisworks打開搭建的暖通模型來檢測(cè)碰撞點(diǎn)返回到Revit中進(jìn)行相應(yīng)點(diǎn)的碰撞修改，經(jīng)碰撞檢查后的模型，不僅可以消除施工過程中的硬碰撞、軟碰撞從而減少實(shí)際工程階段存在的錯(cuò)誤以及返工的可能性，而且可以凈化管道的空間以及管線的排布方案，在進(jìn)行工程對(duì)接時(shí)提高與施工人員交流能力以及效率進(jìn)一步的提高施工的質(zhì)量達(dá)到最終的優(yōu)化效果，節(jié)省時(shí)間及財(cái)力。下圖是建模過程中的碰撞檢查以送風(fēng)管和回風(fēng)管的碰撞為例：

圖5 空調(diào)蓄熱水箱三維圖

圖6 機(jī)房三維模型圖

我們?cè)O(shè)置的送風(fēng)管偏移量為3200mm，回風(fēng)管的偏移量為3400mm雖然偏移量有差距但可以發(fā)現(xiàn)管道之間有碰撞現(xiàn)象的出現(xiàn)如圖7所示，這時(shí)我們就要進(jìn)行碰撞調(diào)節(jié)以檢查的該碰撞點(diǎn)對(duì)Revit模型進(jìn)行碰撞調(diào)節(jié)，為防止整個(gè)回風(fēng)管的偏移量提高，可以進(jìn)行風(fēng)管橋的搭建，達(dá)到調(diào)節(jié)后的效果即可如圖8所示。

四、結(jié)論

BIM技術(shù)的應(yīng)用是建筑行業(yè)的發(fā)展的新趨勢(shì)，在暖通行業(yè)有著重大的發(fā)展前景，BIM技術(shù)將原來單純的設(shè)計(jì)階段轉(zhuǎn)換成設(shè)計(jì)與實(shí)踐相結(jié)合的應(yīng)用階段，為暖通行業(yè)帶來了基本的技術(shù)保障以及經(jīng)濟(jì)效益，減少了施工現(xiàn)場(chǎng)的材料損失和返工時(shí)間。為了更好地應(yīng)用BIM技術(shù)體現(xiàn)出它的價(jià)值，我們應(yīng)該將該技術(shù)貫穿到整個(gè)暖通的建筑生命周期中，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)建筑施工中的問題，以便于快速的處理提高整個(gè)生命周期的運(yùn)營(yíng)效率。BIM技術(shù)在我國還有很大的發(fā)展空間，相信在將來會(huì)成為暖通行業(yè)的首選技術(shù)。

來源：互聯(lián)立方

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